第1篇　力車胎機械

第1章　力車胎機械總述

1.1　概述

力車胎是橡膠產品的一個重要種類，包含摩托車輪胎、自行車輪胎、手推車輪胎和多種用途的小輪徑充氣輪胎，即除汽車輪胎以外的各種充氣輪胎。按中國橡膠工業協會力車胎分會的統計，主要會員企業2011年生產摩托車外內胎26864.1萬條，自行車外內胎63443.1萬條，手推車外內胎2010萬條，估計全國的產量是此統計數的2倍。按我國海關總署的統計，2011年出口自行車外內胎34249.27萬條，出口摩托車外胎19925.5萬條。據中國橡膠工業協會力車胎分會的調查，我國有力車胎生產企業300家以上，生產力車胎專用設備的企業有近20家。

1.1.1　用途和分類

生產力車胎產品使用的機械設備分兩大部分：一部分是橡膠工業通用機械，如切膠機、開放式煉膠機、密煉機、壓延機、過濾機、擠出機等；另一部分是力車胎專用機械，如鋼絲圈制造機械、胎面擠出生產線、膠簾布裁布機械、外胎成型機械、內胎擠出成型生產線、內胎接頭機、內外胎硫化機等。本篇集中介紹的機械主要是力車胎專用機械。

1.1.2　力車胎制造工藝過程與加工設備的關系

力車胎生產工藝流程與加工設備的關系如圖1-1所示。

1.2　力車胎機械的技術進步和發展趨勢

1.2.1　鋼絲圈機械

（1）鋼絲圈是力車胎的重要部件　力車胎行業制造鋼絲圈有兩種工藝：一種是由ф1.83～2.40mm的冷拉鋼絲定長裁斷、兩頭搓絲、套入小套管后沖壓壓牢而成圈；另一種是將ф0.83～1.0mm的鍍銅鋼絲經過壓出機包膠后，成圈、裁斷、纏紗而成。前種工藝制成的鋼絲圈稱為單根鋼絲圈，后種工藝制成的鋼絲圈稱多根鋼絲圈。

（2）單根鋼絲圈　單根鋼絲圈的制造最早是將盤卷的鋼絲調直，定長裁斷、碰焊對接成圈，然后在接頭處包薄鐵皮、上焊錫加固。因包鐵皮和上焊錫工藝復雜且質量不易保證，后來改為裁斷后將鋼絲兩頭搓出棱形花牙扣，再彎接成圈，在對接處套上小鋼管套，用小沖床壓實。將來的發展方向是調直、定長裁斷、碰焊對接成圈一機化，其技術關鍵是碰焊對接接頭強度要達到鋼絲本身強度的80％以上。

（3）多根鋼絲圈　多根鋼絲圈的生產最早是鋼絲調直后經酸洗除銹、蒸汽加熱去油，然后擠出機包膠再成圈、裁斷、用膠布包扎鋼絲頭，最后在纏紗機上纏紗而成。后將酸洗除銹改為砂洗除銹。由于自行車外胎的鋼絲圈是1×3結構（1根包膠鋼絲繞3圈），很多企業一條包膠擠出線配套2個或3個成圈工位。多根鋼絲圈包膠成型生產線的發展趨勢是電加熱取代蒸汽加熱，自行車外胎鋼絲圈改為2×2結構，摩托車胎鋼絲圈3×3、3×4結構，不再包鋼絲頭，成圈后自動推出，一線多工位的全自動生產線。也可以同時并排擠出9根鋼線，同一成圈鼓成型3個3×3或3×4的鋼絲圈，推出冷卻后再分為3個鋼絲圈，以提高生產效率。

1.2.2　胎面成型機械

（1）胎面成型　力車胎產品的胎面成型主要有擠出機擠出成型和多輥壓延機壓延成型兩種。一般截面面積小的胎面成型用多輥壓延機，截面面積大的胎面成型用擠出機。壓延機壓延胎面的工藝簡單、投資小、效率高。擠出機擠出成型胎面，品種規格轉換快捷，胎面的致密性好，擠出的多色胎面質量好，是力車胎胎面成型的發展趨勢。

（2）用壓延機壓延成型胎面　用壓延機壓延成型胎面最早是兩輥機，由于致密性不夠，胎面夾帶氣泡多，后來都改為三輥或四輥壓延機。雙色胎和多色胎出現后，又有了五輥、甚至七輥壓延機。從發展趨勢看，今后將是兩臺四輥壓延機串聯，后面加上噴淋冷卻線，最后是自動卷取裝置。做到一線多用，既能壓出單色又能壓出雙色、三色的胎面。

（3）用擠出機擠出胎面　用擠出機擠出胎面早期都是熱喂料擠出機，長徑比較小。現在都是長徑比較大的擠出機，或冷喂料擠出機，擠出雙色胎面或壓出頂膠與側膠配方不同的胎面都用內復合雙螺桿擠出機。將來的發展趨勢是冷喂料擠出機生產線，單螺桿機或多螺桿內復合機組。擠出機用無級變速電機，擠出胎面由紅外線測量儀測量尺寸，并將有關數據反饋并指令電機調整速度以保證擠出胎面的尺寸符合工藝要求。擠出機配上噴淋冷卻輸送帶和自動卷取裝置，將胎面成型冷卻后卷成長卷待用。

1.2.3　膠布裁剪機械

（1）力車胎產品所用的膠布　力車胎產品所用的膠布有膠簾布和細布。膠簾布是經線較密、緯線較疏，用作外胎的骨架加強層，用立式或臥式裁布機裁剪。細布是指經線和緯線密度基本相同的平紋布或帆布，用作外胎胎趾包邊或內胎氣門嘴加強的墊布。平紋布用撕布機撕成布條，帆布用臥式裁布機裁成45°角的布條。

（2）平紋布　平紋布早期是卷在木軸上用車床車成膠布條卷，現在是用撕布機撕裂成布條后再卷成膠布卷。用車床車的優點是布條邊緣整齊美觀，但效率低；用撕布機正好相反，效率高但布邊不整齊。將來的發展趨勢是把切割膠絲的刀具移植到撕布機上，膠布靠刀具切割成縱向膠布條后再自動卷成布卷。生產效率高，布邊又整齊美觀。

（3）膠帆布　膠帆布的裁剪從手工到機械裁剪均采用臥式裁布機，幾十年來沒有多少改進。將來的發展趨向是在現在機型上改進切割膠布的機構，使膠布條的寬度尺寸更精確；改進傳輸帶，使膠布條運行更平穩，利于與人工接頭自動成卷的機構組為一體。一個人即能操作一臺機，提高膠布卷質量、提高勞動生產率。

（4）膠簾布　膠簾布的裁剪有立式和臥式兩種裁布機。立式裁布機由膠簾布導開傳送機構和夾持裁布裝置組成。膠簾布由傳送機構拖上2m高處，然后向下垂落進入裁剪區，裁布裝置夾緊膠簾布后裁刀沿軌道快速將簾布按一定的角度切割。立式裁布機占地面積小，裁剪機構簡單、成本低、效率高，但被裁下的膠布片尺寸不夠精確。

臥式裁布機又有老式和新式兩種機型，老機型同現用的膠帆布裁剪機相似，只是工作面的寬度和裁剪膠布片寬度大些。老式機與新式機的膠布導開傳動部分沒有太大差別；老式機是靠鏈輪帶動刀片切割膠簾布，新式機是用同步帶帶動電動旋轉的圓盤刀片沿著軌道切割膠簾布；新式機裁布后的膠布片有卷取裝置。新式機較老式機調整膠簾布裁切角度更簡便和精確，裁切的膠布片尺寸更精確，膠布運送平穩，膠布片搭接和卷取由一個人操控一臺機，生產效率高。將來的發展方向是提高精度和效率，如兩片或多片膠布聯裁，或兩片一次裁切，待膠布搭接后進入卷取前再一分為二，裁成兩片進行卷取，提高勞動生產效率。

1.2.4　外胎成型機械

（1）力車胎外胎成型機械　從工藝方法或機械結構形式可分為雙鼓包疊式成型機、折疊式單鼓成型機和脹鼓式單鼓成型機。

（2）雙鼓包疊式成型機　雙鼓包疊式成型機主要由兩個成型鼓（一個主動鼓、一個從動鼓）、包邊裝置和傳動裝置組成，用于硬邊自行車胎和斷面較小、層級較低的其他充氣輪胎的成型。按雙鼓的布局形式，又可分為水平（臥式）雙鼓包疊式成型機和傾斜（立式）雙鼓包疊式成型機。雙鼓包疊式成型機是從雙鼓纏繞式成型機革新改進而成。纏繞成型的輪胎簾布搭接接頭多，使輪胎在運轉中產生跳動，輪胎充氣后也存在藕狀膨脹的外觀疪病。雙鼓包疊成型的輪胎，胎冠處的簾布是三層，而圓周上的簾布搭接頭可減少到1～2個，不但提高了輪胎運轉時的平穩性，而且提高了輪胎的耐刺性能和耐磨性能。水平（臥式）雙鼓包疊式成型機一般只用于成型胎殼，貼鋪胎面膠為另一臺設備完成；傾斜（立式）雙鼓包疊式成型機一般是成型胎殼和貼鋪胎面膠同機完成，傾斜（立式）雙鼓包疊式成型機是真正意義的外胎胎坯成型機。

（3）折疊式單鼓成型機　折疊式單鼓成型機是一種較古老的成型機。用于軟邊結構的輪胎成型時，成型鼓為平鼓；用于硬邊結構的輪胎成型時，成型鼓是半鼓，單鼓折疊結構便于成型的胎坯從鼓上取出。摩托車輪胎已經淘汰了折疊式單鼓成型機而代之以脹鼓成型機，軟邊輪胎和6in（1in=25.4mm）以下的小輪胎或28in以上的大輪胎還使用折疊式單鼓成型機。折疊式單鼓成型機結構簡單、價格便宜，但手工作業多、生產效率低。

（4）脹鼓式單鼓成型機　脹鼓式單鼓成型機是較先進的一種機型，用于硬邊結構輪胎的胎坯成型。由可收縮或脹大的成型鼓、翻包機構、供布供胎面膠機構、壓實裝置、定中燈和傳動機構組成，自動化程度高、生產效率也高。按不同的翻包機構可分為彈簧翻包成型機和膠囊翻包成型機。其中用于自行車輪胎成型的彈簧翻包機構與用于摩托車輪胎、沙灘車輪胎的彈簧翻包機構有所不同，前者的翻包行程要超過胎坯寬度的50％，翻完一邊再翻另一邊，后者翻包行程較短，可兩邊同時翻包。

膠囊翻包成型機的翻包是可充氣的膠囊推移變形完成膠簾布的翻包，由于翻包的行程較短，只適用于摩托車、沙灘車輪胎的成型。

脹鼓式彈簧翻包單鼓成型機是目前應用最多的外胎成型機之一，目前最先進的成型機都是由此機型改進而成。將來的發展趨向是更加精確、高效、自動和適應性廣。精確是指各部件加工精確，保證了成型機各種動作準確、運轉平穩，能達到多色胎、貼邊胎的成型要求。成型鼓由兩級脹鼓發展到三級脹鼓，符合子午結構輪胎的成型要求。高效與自動化程度總是緊密相連，將來的成型機應盡量減少手工動作，如用機械手夾送鋼絲圈和取成型好的胎坯；如將胎面自動定長裁切后按程序送到成型鼓上，也可按工藝要求設定全部的自動控制程序。適應性廣是指不但能成型鋼絲圈的硬邊胎，也可以成型芳綸胎圈的可折疊輪胎或管式胎；不但可以成型黑色胎、單色胎，還可成型多色胎、貼邊胎。

1.2.5　外胎硫化機械

（1）外胎硫化機械　外胎硫化機械按動力加壓的方式分為電動硫化機、水壓硫化機和油壓硫化機三類。從硫化工藝方式分為普通硫化機和膠囊硫化機（也稱隔膜硫化機）。

（2）電動硫化機　電動硫化機是較早的一種硫化機型，由電機經過減速機后驅動螺桿轉動，然后經過連桿推動硫化熱板開合或上下運動，達到鎖模、加壓力。電動硫化機結構簡單、安裝方便，但維修量大、噪聲大，是逐漸被淘汰的一種機型。

（3）水壓硫化機　水壓硫化機是20世紀末力車胎硫化的主要機型，硫化熱板由水壓缸推動柱塞作上下運動達到模具開合、加壓力。水壓硫化機由高壓水泵和蓄力器組成的動力站提供動力，是一種制造成本低、維修量少的硫化機，但高壓水輸送系統較龐大。

（4）油壓硫化機　油壓硫化機的動力源來自液壓站，通過控制閥組控制油缸運動來完成模具的開合和鎖模硫化。一般是6～8臺機一個動力站，安裝十分簡便。隨著機電一體化技術的不斷提高，油壓硫化機的優點更顯突出，是目前較受歡迎的一種硫化機。

（5）膠囊硫化機　與普通硫化機不同，普通硫化機是用風胎作軟芯模進行硫化，膠囊硫化機是用隔膜作軟芯模進行硫化。膠囊硫化機在熱板中央有一個能上下伸縮的中心機構，提供隔膜上下伸縮的動力，利用中壓的氣體使隔膜芯模在硫化過程中根據工藝需要進行加壓或與胎分離。有電動式膠囊硫化機、水壓式膠囊硫化機或油壓式膠囊硫化機，將來的發展趨勢是三層雙向傳熱的膠囊硫化機。

1.2.6　力車內胎機械

（1）力車內胎機械　力車內胎機械是指內胎胎管擠出、冷卻、打孔、裝嘴生產線及內胎接頭機、內胎硫化機和內胎整理等機械。

（2）內胎胎管擠出、冷卻、打孔、裝嘴生產線　目前有兩種形式：一種是適合于用緊固式氣門嘴內胎的大皮帶生產線，胎管擠出后，上外隔離劑粉并進行長距離的空氣冷卻，然后定長裁切，推入2.6m寬慢速傳動的大皮帶上，由人工在大皮帶上對胎管打孔、裝氣門嘴；另一種是胎管擠出后，進入水噴淋冷卻，再吹干表面水分，打孔、貼膠墊式氣門嘴、裁切后上外隔離粉（也有上外隔離液再用熱風吹干）。

（3）內胎接頭機　按切斷胎管的進刀方式分，有豎式落刀的接頭機和橫向進刀的接頭機。豎式落刀的接頭機是較早的機型，呈八字形的切刀由電加熱、氣缸推動從上沿燕尾槽向下運動，切斷胎管后又按原路線向上復位。被接頭的兩端胎管分別由左右兩邊鋼質的壓槽壓蓋夾持著進行對接，對接時間由時間繼電器控制。左右兩邊鋼質的壓槽壓蓋共四個端面很難調整到同一個平面上，所以對接后的內胎接頭會出現一些質量問題。后來被改進為橡膠?？诘亩嗣?，使內胎接頭質量有較大的提高。橡膠?？谑窃趬翰蹓荷w的對接面粘貼一層8mm的橡膠，利用橡膠的變形補償壓槽壓蓋四個端面不能調到一個平面上的差級。但由于切刀的形式不同，始終不及橫向進刀的接頭機所接的內胎接頭強度高。

橫向進刀接頭機電加熱的切刀不是由上至下垂直切斷胎管的上層和下層，而是由胎管平疊的一側垂直切向另一側。切刀是步進電機帶動絲杠推進，按控制程序慢速切入胎管邊緣，然后快速進刀，到快切斷胎管另一邊緣時又轉為慢速，使胎管的切口平整而不帶飛邊。切刀切斷胎管向上提起后再復位，而不是按原路復位。由于以上種種不同，橫向進刀接頭機所接的內胎接頭強度比豎式落刀接頭機的接頭強度有較大的提高。但橫向進刀接頭機切斷胎管的速度慢，效率低，后經改進為一次接2～4條內胎，提高了生產效率，目前已成為主流的內胎接頭機。

內胎接頭機的發展趨向是在橫向進刀接頭機的基礎上組成四工位旋轉的組合機，一工位為裝夾（取出）胎管，二工位是切刀工作，三、四工位是對接延時。一人操控一組機，既利于提高生產效率，又利于進一步提高接頭質量。

（4）內胎硫化機　同外胎硫化機一樣，按動力方式分為電動內胎硫化機、氣動內胎硫化機和液壓內胎硫化機三類。電動內胎硫化機是最早的機型，用電機減速后驅動螺桿轉動，然后經過連桿推動硫化機熱板作蚌式開合、鎖模。該機噪聲大、開合模速度慢、易燒電機。

氣動內胎硫化機的動力來自壓縮空氣，氣缸活塞通過連桿拉動硫化熱板作蚌式開合，然后由另一氣缸和連桿推動上熱板旋轉進入卡位，最后由大氣缸給內胎模具加壓鎖模。該機開合模速度快，噪聲小，但易撞模，操控安全性不夠理想。

液壓內胎硫化機是近年采用的最新機型。一般6臺機為一組，每臺機分上下兩層可裝兩副模具，每組機配有由中低壓油泵、油箱組成的動力站，每臺機的油缸柱塞推動硫化熱板上行鎖模，卸壓后由熱板自重下行開模，上行時由定位開關控制最終的合模速度防止撞模發生，合模速度可任意調節，最快可達2s。該機組占地面積小、噪聲低、安裝簡便、維修量小、節能、省力、生產效率高。將來的發展趨勢是進一步提高自動化程度和安全性，當操作工的手不離開熱板壓合面感應裝置將會終止油缸上行合模。液壓內胎硫化機發展為導熱油為熱源硫化內胎，每組機的動力站將有一個能根據導熱油溫度的波動進行補償的加熱站。確保模具溫度的變化在±1℃。

（5）內胎整理機械　目前定型的有上六角機和抽真空機。用緊固式氣門嘴的內胎硫化后需把氣門嘴的附件，如氣門芯、墊片和六角螺母裝上，使用的就是上六角機。這種機械由電機通過V帶帶動一個旋轉盤，轉盤中央有一個六角孔位能卡著六角旋緊，當旋緊六角的力矩達到規定值時，轉盤即轉向滑動，防止扭矩過大破壞了氣門嘴與內胎的密合，也防止了六角上不緊而使氣門嘴與胎身結合處慢漏氣。適用彈簧式氣門芯的為自動上芯充氣機，一般為圓盤式五工位或六工位，一工位裝夾內胎并將氣門嘴開口朝上，氣門芯由振動旋轉的圓盤推動從第二工位小軌道的圓孔落入氣門嘴內，第三工位將氣門芯旋到位，第四工位充氣，第五工位將內胎自動推出。

抽真空機是近年研制的內胎整理機械的一種。過去美式氣門嘴的內胎充氣停放檢查后，由人工將氣門芯取出抽成真空后再將氣門芯裝上，不但勞動效率低，而且由于第二次上氣門芯易產生氣門芯上不到位而出現慢漏氣，增加了產生質量問題的機會。抽真空機是不再卸出氣門芯直接由機械抽真空。該機四個工位，操作工將胎夾上后開始抽真空，胎由一工位轉到四工位時正好是一條胎抽真空的時間，不但提高了生產效率，也提高了內胎質量。將來的發展趨勢是內胎抽真空機、卷胎機和自動吸塑包裝機聯成一條自動化程度較高的作業線。